Empleando una supercomputadora para comprimir y calentar virtualmente a minerales portadores de hierro bajo condiciones que pudieron haber existido cuando la Tierra se cristalizó a partir de un océano de magma y adoptó su forma sólida hace 4.500 millones de años, dos geoquímicos de la Universidad de California en Davis han producido la primera representación de cómo los diferentes isótopos del hierro se distribuyeron inicialmente en la Tierra solidificada.
El descubrimiento podría promover una oleada de investigaciones sobre la evolución del manto de la Tierra, una capa de material rocoso de cerca de 3.000 kilómetros de profundidad que se extiende justo desde debajo de la fina corteza terrestre hasta el núcleo metálico del planeta.
Como el contenido en isótopos de hierro de las rocas depende de las condiciones de presión y temperatura bajo las cuales se formaron esas rocas, en principio, los geólogos pueden usar los isótopos de hierro en las rocas recolectadas en puntos de interés de diversas partes del mundo para estudiar la historia geológica del manto. Pero para hacerlo, necesitan primero conocer cómo se distribuyeron originalmente los isótopos en el océano primigenio de magma de la Tierra, a medida que se enfriaba y endurecía.
El desafío que James Rustad y Qing-zhu Yin afrontaron fue determinar cómo los efectos de la temperatura y presión extremas en las profundidades del interior de nuestro planeta pudieron haber afectado a los minerales en el manto inferior, la zona que abarca desde unos 600 kilómetros de profundidad por debajo de la corteza terrestre hasta la frontera entre el núcleo y el manto. Temperaturas de hasta 4.200 grados centígrados en la región reducen las diferencias isotópicas entre los minerales a un nivel minúsculo, en tanto que las aplastantes presiones tienden a alterar la propia forma básica del átomo de hierro.
Empleando una potente supercomputadora con 144 procesadores, los dos científicos calcularon la composición de isótopos de hierro de dos minerales bajo una gama de valores de temperatura, presión y otros parámetros, que hoy se sabe que existen en el manto inferior. Dos minerales contienen casi todo el hierro que aparece en esta profunda porción de la Tierra.
Estos cálculos fueron tan complejos que cada serie de las que ejecutaron Rustad y Yin en la supercomputadora requirió un mes para completar su procesamiento.
Al final, los cálculos han indicado que las presiones extremas pudieron haber concentrado a los isótopos de hierro más pesados cerca del fondo del manto en proceso de cristalización.
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